La carpa herbívora (Ctenopharyngodon idella) es el pez de agua dulce más cultivado del mundo, con una producción total de 5.87 millones de toneladas reportada en 2023. En China, representa la especie de mayor producción entre los peces de granja. Sin embargo, el sector enfrenta un desafío temporal crítico: los métodos de cría tradicionales pueden tardar entre 15 y 20 años en producir nuevas variedades debido a que el periodo de maduración sexual de la especie es de aproximadamente 5 años.
Para romper este cuello de botella, un equipo de investigación de Key Laboratory of Freshwater Fish Reproduction and Development (Ministry of Education) y el College of Fisheries de la Southwest University en Chongqing, China ha utilizado la tecnología CRISPR/Cas9 para interrumpir el gen de la miostatina, logrando resultados que podrían reducir el tiempo de obtención de variedades mejoradas a solo 5 años. Los hallazgos han sido publicados en la revista científica Reproduction and Breeding.
Conclusiones clave del estudio
- Eficiencia de edición: Aproximadamente el 85% de los individuos inyectados portaban mutaciones en el sitio objetivo del gen mstnb.
- Incremento de biomasa: Los mutantes mostraron un aumento promedio del 18% en peso corporal y un 14.5% en longitud a los cuatro meses de edad.
- Crecimiento hiperplásico: El mayor peso se debe a un incremento en el número total de fibras musculares, no en su grosor individual.
- Activación genética: La edición activó genes clave como myod1 y vegfba, esenciales para la diferenciación y proliferación muscular.
El «freno molecular» del crecimiento muscular
La miostatina (mstn) es conocida en la ciencia como un regulador negativo del crecimiento de las fibras musculares en los vertebrados. En la carpa herbívora, los investigadores identificaron dos variantes: mstna y mstnb. Tras análisis de tejido, se descubrió que solo el gen mstnb se expresa en el músculo esquelético, lo que lo convirtió en el objetivo principal para mejorar el crecimiento.
«El gen mstnb actúa como un freno molecular clave en la formación de músculos en la carpa herbívora», explicó el Dr. Shengfei Dai, autor correspondiente del estudio. «Al eliminar este freno, pudimos desbloquear la capacidad natural del pez para producir más células musculares y crecer más rápido».
Esta interrupción genética permite que el organismo del pez no limite su desarrollo muscular de la forma en que lo haría naturalmente, facilitando una ganancia de peso más eficiente en las etapas juveniles.
Metodología: Precisión con CRISPR/Cas9
El proceso consistió en la co-inyección de la proteína Cas9 y el ARN guía (sgRNA) en embriones en etapa de una sola célula. El objetivo fue una secuencia de 20 bp ubicada en el primer exón del gen mstnb.
- Inducción de mutaciones: Se generaron diversas mutaciones de tipo frameshift (desplazamiento del marco de lectura) que producen proteínas no funcionales.
- Validación: El éxito de la edición se confirmó mediante ensayos de endonucleasa T7 (T7E1), heteroduplex mobility assay (HMA) y secuenciación Sanger.
- Resultados moleculares: La expresión del gen mstnb se redujo significativamente en los mutantes, mientras que los niveles de ARNm de genes pro-crecimiento como myod1 (factor regulador miogénico) aumentaron.
Un hallazgo sorprendente: Más fibras, no más gruesas
Uno de los puntos más reveladores del estudio surgió al analizar la microestructura del músculo. En muchas especies, la edición de la miostatina produce hipertrofia (fibras más grandes). Sin embargo, la carpa herbívora respondió de manera distinta.
A través de exámenes histológicos con tinción de Hematoxilina y Eosina (H&E), se observó que no había una diferencia significativa en el grosor de las fibras individuales entre los peces silvestres y los editados. No obstante, el número total de fibras en la misma localización anatómica era significativamente mayor en los mutantes.
«Un resultado sorprendente fue que las fibras musculares en sí no se volvieron mucho más grandes; en cambio, el pez construyó más fibras», señaló el Dr. Dai. «Esperábamos que las fibras fueran más gruesas, pero lo que vimos en realidad fue un aumento dramático en el número de fibras. Esto sugiere que diferentes vías de crecimiento pueden ser influenciadas selectivamente a través de la edición genética».
Este tipo de crecimiento, denominado hiperplasia muscular, es de gran interés para la industria, ya que a menudo se asocia con una textura muscular firme y una alta calidad de la carne en especies acuícolas.
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Comparativa y potencial en la acuicultura
Aunque el incremento del 18% en peso es un avance notable, el estudio reconoce que otras especies han mostrado respuestas más drásticas, como el aumento del 49.5% observado en la tilapia del Nilo. Esto resalta las diferencias entre especies en la regulación de la miogénesis mediada por mstn.
El desarrollo de carpas herbívoras mutantes ofrece una nueva fuente de material genético para mejorar los rasgos de crecimiento. Además, la combinación de esta tecnología con técnicas de ginogénesis podría acelerar drásticamente el suministro de nuevas variedades al mercado.
Conclusión general del estudio
El estudio concluye que la disrupción del gen mstnb es una estrategia eficaz para potenciar el crecimiento en la carpa herbívora. Al actuar sobre la proliferación de fibras musculares, se logra un aumento significativo en la biomasa comercializable, sentando las bases para una acuicultura de precisión más eficiente y productiva.
Este trabajo fue financiado por el Agriculture Biobreeding Major Project (2023ZD0405503) y los Fundamental Research Funds for the Central Universities (SWU-XDJH202311 and SWU-KQ22061).
Contacto
Shengfei Dai
College of Fisheries, Southwest University, Chongqing, 400715, China.
Email: dsf20216036@swu.edu.cn
Referencia (acceso abierto)
Zhao, P., Shen, Y., Cheng, J., Zhang, L., Qu, Z., Li, W., Liu, X., Li, M., & Dai, S. (2025). Generation of fast-growth grass carp by mutation of mstnb via CRISPR/Cas9 system. Reproduction and Breeding, 5(4), 163-170. https://doi.org/10.1016/j.repbre.2025.09.001
Editor de la revista digital AquaHoy. Biólogo Acuicultor titulado por la Universidad Nacional del Santa (UNS) y Máster en Gestión de la Ciencia y la Innovación por la Universidad Politécnica de Valencia, con diplomados en Innovación Empresarial y Gestión de la Innovación. Posee amplia experiencia en el sector acuícola y pesquero, habiendo liderado la Unidad de Innovación en Pesca del Programa Nacional de Innovación en Pesca y Acuicultura (PNIPA). Ha sido consultor senior en vigilancia tecnológica, formulador y asesor de proyectos de innovación, y docente en la UNS. Es miembro del Colegio de Biólogos del Perú y ha sido reconocido por la World Aquaculture Society (WAS) en 2016 por su aporte a la acuicultura.
